預(yù)應(yīng)力錨索在基坑支護中的質(zhì)量控制要點

何冰峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 基坑工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察的地層情況和區(qū)域地質(zhì)資料，場地巖性以雜填土、素填土、粉土、粉質(zhì)黏土、中細砂、粉質(zhì)黏土為主。地下水類型上部為潛水，含水層主要以粉土為主，該層地下水的補給來源主要為大氣降水垂直入滲補給及地下水側(cè)向徑流方式補給，以地下水側(cè)向徑流為主要排泄方式。其下各層為承壓水，含水層主要以中細砂層為主，主要以側(cè)向徑流補給為主。穩(wěn)定水位標高在771.53～773.87m之間。

2 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程

由于本工程預(yù)應(yīng)力錨索施工所處的地層基本都為中細砂層，而且有地下水，所以干作業(yè)成孔不能施工，錨索采用套管跟進水鉆成孔的方法，現(xiàn)場施工中為確保成孔質(zhì)量，錨索采用隔孔施工。工藝流程為施工準備、鉆機就位、調(diào)整孔位標高、校正鉆桿角度、成孔、安放錨索、常規(guī)注漿、第壓力注漿、錨索養(yǎng)護、制作安裝工字鋼腰梁及錨具、錨索張拉與鎖定。

3 預(yù)應(yīng)力錨索現(xiàn)場施工質(zhì)量控制要點

3.1 施工準備

（1）組織施工人員進行技術(shù)交底，了解設(shè)計參數(shù)、施工工藝。

（2）材料進場后，通知各方進行驗收，驗收合格后，將材料按規(guī)范要求進行復(fù)試，復(fù)檢合格方可使用。

（3）錨索制作。錨索采用低松弛、強度等級不小于1860MPa級的鋼絞線，鋼絞線直徑為15.2mm，其表面應(yīng)保持清潔，無鐵銹、無污物及油污等其他有害物質(zhì)。

嚴格按照圖紙設(shè)計要求下料，鋼絞線長度為錨索設(shè)計長度加1.2m的預(yù)留段；預(yù)留段主要是為后續(xù)的張拉鎖定做預(yù)留。錨索體沿軸線方向每隔2.0m安放一個支撐架，鋼絞線與支撐架用綁絲固定；自由段鋼絞線尾端用防水膠布纏裹，套直徑20mm塑料軟管，兩端用綁絲扎緊固定到鋼絞線上，并用防水膠帶密封；將注漿管安放到支撐架中心孔內(nèi)，注漿管距錨索端30～50cm；錨索端安防導(dǎo)向帽，以便能夠放入孔底。

桿體制作應(yīng)在平坦、堅實的地面上進行，因為支撐架、注漿管是塑料的，制作好的錨索桿體應(yīng)保持順直，不得發(fā)生明顯彎曲、變形；最好依次按順序擺好，不要重疊堆放，避免相互擠壓，壓壞支撐架或者注漿管，給后續(xù)施工造成質(zhì)量隱患。

3.2 鉆機就位

（1）鉆機作業(yè)平臺應(yīng)低于錨索孔位不小于50cm，作業(yè)平臺寬度大于6m且保持平整。

（2）鉆機就位后，調(diào)整鉆機平整度，保持鉆機平穩(wěn)，以保證成孔質(zhì)量及施工安全。

3.3 孔位校正

（1）鉆孔開鉆前，通過測量工具，嚴格按設(shè)計圖紙要求將孔位標注到坡面上，現(xiàn)場自檢合格后，通知監(jiān)理驗收，驗收合格后方可鉆孔。

（2）按圖紙設(shè)計要求，通過鉆機自帶的角度尺調(diào)整鉆桿角度，達到設(shè)計要求的角度；注意在作業(yè)過程中經(jīng)常校核角度，減少鉆桿水平偏角，保證成孔質(zhì)量。

3.4 鉆進成孔及質(zhì)量控制

（1）根據(jù)勘察報告，選用合適的鉆頭，鉆頭直徑應(yīng)大于設(shè)計孔徑。

（2）鉆頭對準孔位后勻速鉆進，隨著鉆進深度增加，逐節(jié)安放鉆桿，鉆進過程中要嚴格控制角度。

（3）成孔過程中產(chǎn)生的積土要及時清理，從而減小孔內(nèi)渣土返出的阻力。

（4）鉆頭鉆至設(shè)計深度后，停止鉆進。由于地層處于砂層，沉渣較快，因此在最后停留鉆進過程中隨著水沖作用，孔底沉渣被清理出來，保證后續(xù)插桿入孔的順利；值得注意的是根據(jù)施工經(jīng)驗，不是停留時間越長越好，砂層本就較松散，沖洗時間過長可能造成孔內(nèi)砂層塌孔，影響成孔質(zhì)量，因此要根據(jù)不同地層把握好鉆進的時間。

（5）錨索所在地層為中細砂層、易坍塌，因此本次采用泥漿護壁鉆進，在水中加入適量的膨潤土，起到泥漿護壁的作用，可以更好地鉆進成孔；這樣的處理方法和灌注樁泥漿護壁成孔和勘察上護壁鉆進是一個道理。

（6）當施工過程中遇到地下障礙或地下空洞，應(yīng)停止施工，及時上報監(jiān)理與業(yè)主，等待處理，避免造成不必要事故。等探明障礙物后，根據(jù)設(shè)計調(diào)整錨索孔位及開孔角度避開障礙物；對有空洞的空位標明記號，在注漿時要加強注漿質(zhì)量控制，提高錨索張拉質(zhì)量。

3.5 安裝錨索

（1）鉆孔成孔后，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后，要及時安裝錨索，安放過程中要保持錨索順直、平穩(wěn)安放，不得發(fā)生過大扭轉(zhuǎn)。

（2）如果在安裝過程中遇阻時，可適當調(diào)整提動、旋轉(zhuǎn)錨索再重新插入孔內(nèi)；如果仍無法插入孔內(nèi)，及時將錨索提出孔外，用鉆機重新清理鉆孔。

（3）本次錨索施工中，由于地層原因，出現(xiàn)一些錨索安放桿件困難現(xiàn)象，經(jīng)過多次試驗和摸索，通過成孔后從套管中插入桿件，再慢速旋轉(zhuǎn)拔出套管的方法，成功地解決了這一難題，且施工質(zhì)量穩(wěn)定有保證。

（4）安裝完錨索后，孔外預(yù)留段長度一般不小于1.0m，以保證以后錨索有足夠的張拉空間。

3.6 錨索注漿施工及現(xiàn)場質(zhì)量控制

（1）注漿是錨索施工的重要工序，是決定錨索質(zhì)量的決定性因素；注漿前檢查注漿管是否暢通；注漿材料采用P.O.42.5水泥，水灰比0.5的純水泥漿。第一次采用常壓灌漿，通過現(xiàn)場試驗確定水泥用量，注漿管與錨索連在一起，一同深入到孔底，灌漿結(jié)束24h后進行二次高壓注漿；為保證注漿質(zhì)量，完成一次注漿后間隔一段時間應(yīng)及時補漿，保證全孔注滿水泥漿。

（2）水泥漿液采用高速攪漿機攪拌均勻，攪拌時間不得少于2min，水泥漿液隨用隨攪，不能有水灰離析現(xiàn)象；通過細濾網(wǎng)將攪拌好的漿液過濾一下，濾出混入漿液中的石塊、雜物，防止堵管；且漿液應(yīng)在初凝前用完。

（3）本工程錨索的地層為含水量較大的中細砂層，為保證注漿質(zhì)量，在桿體內(nèi)留置2根注漿管；根據(jù)工程經(jīng)驗，第一次常壓注漿后約3～5h內(nèi)，用第二根管再次高壓注漿，高壓注漿的壓力為2.5～5MPa。

需要注意的是，工期為3—9月，天氣因素也是影響二次注漿時間的一個重要因素，6—8月氣溫較高，通過現(xiàn)場試驗得出：一次常壓注漿后，2h左右就應(yīng)開始二次注漿，時間過長水泥漿凝固，可能導(dǎo)致二次壓漿管打不開，造成二次壓漿困難，影響錨索質(zhì)量。

（4）在地下水位以下的砂層中施工時，注漿中的注漿管爆裂。因為在鉆機成孔時會擾動地層，擾動與地下水雙重作用下形成了流砂狀的地層；即使采用泥漿護壁，安放完錨索后，流砂狀地層在重力作用下包裹住錨索桿體，造成注漿時管內(nèi)壓力快速上升而爆管；如果水泥漿注不充分，會直接影響錨索質(zhì)量，后期達不到張拉設(shè)計強度。為解決這個問題，在套管內(nèi)鉆進成孔、套管跟進、從套管內(nèi)下放錨索后，套管不拔出，一次注漿在套管中進行，套管可以很好地阻擋住流砂狀砂層對注漿管的包裹，等一次注漿結(jié)束后，慢速拔出套管，再進行2次間隔補漿，這樣一次注漿質(zhì)量得到保證，后再二次壓漿。這種方法的優(yōu)點是質(zhì)量得到保證，但是缺點是施工速度大大降低。

（5）注意事項：對地下水位以下砂層注漿時，要用水泥袋子對注漿管孔口進行封堵，要求不能堵死，留有一定空隙；注漿時水泥漿液會將孔中滯留的水從孔底頂出來，砂子也會隨著水流一起沖出；水從留出的空隙流出，孔中砂土凝結(jié)，避免造成塌孔或空洞。

（6）選用BW-320多功能泥漿泵進行注漿，注漿作業(yè)開始前，用清水清洗注漿管路及注漿泵。

3.7 錨索注漿體養(yǎng)護

（1）錨索注漿施工完成后，養(yǎng)護7d。養(yǎng)護時間因季節(jié)不同有所差異，夏季短一些；如果因為趕工期，需要盡快張拉，縮短養(yǎng)護時間，可以按照一定比例在水泥漿液中摻入一定量的三乙醇胺，養(yǎng)護時間會縮短，可提前張拉與鎖定時間，進行下一步作業(yè)。

（2）錨索注漿體養(yǎng)護期間不得擾動。

3.8 制作并安裝腰梁及錨具

鋼腰梁為錨索的受力平臺，以樁錨支護結(jié)構(gòu)為例，鋼梁為雙拼25b工字鋼；鋼梁通過綴板焊接為整體，采用Q235鋼材，焊縫高度不小于8mm，錨具為4孔，采用250mm×250mm×20mm厚的鋼墊板。

3.9 錨索的張拉與鎖定

當注漿錨固體強度達到設(shè)計值的75%后方可進行張拉鎖定。錨索1860級4束，公稱直徑15.2mm，極限抗拔承載力標準值570kN，抗拔承載力檢測值550kN，張拉鎖定值280kN。

在鋼梁焊接完成、水泥漿液達到規(guī)定強度后，即可進行錨索的張拉，張拉完成后鎖定。

（1）錨索張拉與鎖定施工前，對張拉機、千斤頂、油泵等進行張拉校定，校定后出具檢測報告，檢測報告中會給出其壓力表（MPa）與所加荷載（kN）的換算公式，張拉設(shè)備額定壓力（MPa）須大于試驗壓力（MPa）。本工程所用設(shè)備是在太原理工大學(xué)工程力學(xué)實驗中心進行校訂，有相關(guān)檢測報告，檢測報告中壓力表標定曲線和公式：

式中：Y——壓力表顯示值，MPa；

X——對應(yīng)荷加值，kN。

（2）錨索張拉應(yīng)嚴格按照施工規(guī)程操作，為避免張拉過程中相鄰錨索的相互影響，錨索張拉應(yīng)從中間開始，最后張拉兩邊。

（3）在正式張拉前，先取設(shè)計張拉值的20%，對錨索預(yù)張拉1～2次，使錨索各部位緊密接觸，鋼絞線完全拉直。錨索每根鋼絞線應(yīng)均勻、同時受力，避免因受力不均造成鋼絞線破壞。

（4）錨索采用逐級張拉，張拉時要考慮鎖定過程中預(yù)應(yīng)力損失，因此張拉力可取鎖定值的1.1倍，即308kN；一般情況我們可以分成3級，即第一級加荷至張拉鎖定值的50%；第二級加荷至張拉鎖定值的75%；第三級加荷至張拉鎖定值的110%；每級張拉的壓力應(yīng)保持3～5min，等張拉機壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后，并且錨頭位移穩(wěn)定，開始下一級加載，如表1；記錄各級荷載下錨頭的位移量。

表1 分級張拉壓力表讀數(shù)與對應(yīng)鎖定值

（5）逐級加荷至37.4MPa（308kN）時，再松弛至設(shè)計鎖定力值34MPa（280kN）進行鎖定。

（6）錨索鎖定后，為確保質(zhì)量，48h內(nèi)巡檢次數(shù)不小于2次，如果發(fā)現(xiàn)錨索預(yù)應(yīng)力有損失，且損失的拉力大于錨索設(shè)計特征值的10%時，應(yīng)及時對錨索進行補償張拉。

（7）錨索驗收合格后，應(yīng)保持時間不小于48h，預(yù)應(yīng)力損失在設(shè)計允許范圍內(nèi)，才可以切除外露的鋼絞線，切口距外錨具的距離應(yīng)該大于10cm；切除不可以用電焊切割，可用手動切割機冷切。

4 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力錨索是一種經(jīng)濟、實用、安全有效的基坑支護技術(shù)，可以有效地控制基坑巖土體（結(jié)構(gòu)物）的變形。要保證錨索的施工質(zhì)量，必須注意以下幾點：一是要根據(jù)施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件，選擇合適的成孔機械，采用經(jīng)濟合理的施工工藝和切實可行的質(zhì)量控制措施。二是選擇責(zé)任心強、業(yè)務(wù)水平高的技術(shù)管理人員和施工隊伍。三是錨索施工工序較多，工藝比較復(fù)雜，要嚴格按設(shè)計和規(guī)范要求施工，控制好每一道工序的質(zhì)量，保證預(yù)應(yīng)力錨索整體質(zhì)量。四是要加強研究錨索在不同地層中的錨固機理，不斷提高錨索技術(shù)的適用性、實用性。五是要研究錨索在不同施工環(huán)境或因素影響下的安全可靠性，有針對性地避免、減少外界因素的干擾，提高錨索使用的安全性、可靠性。